Главная страница ДонНТУ   Страница магистров ДонНТУ  
Поисковая система ДонНТУ  
Главная страница  
Донецкий национальный технический университет
Механический факультет
Кафедра "Технология машиностроения"

АВТОРЕФЕРАТ

выпускной работы магистра

Дубоделовой Ольги Сергеевны

Тема магистерской работы:
"Повышение качества обработки деталей машин с использованием методов поверхностно-пластического деформирования"

Руководитель: Ивченко Татьяна Георгиевна
1 Вводная часть
  • Актуальность работы
  • Цель и задачи исследований
  • Обзор существующих исследований и разработок
    2 Основная часть
  • Исследование эксплуатационных свойств деталей машин при отделочно-упрочняющей обработке поверхностно-пластическим деформированием
  • Исследование закономерностей формирования поверхностного слоя деталей машин при совместной лезвийной и отделочно-упрочняющей обработке
    3 Заключение
    Перечень ссылок

    1 Вводная часть

    1.1 Актуальность работы

         Совершенствование техники и интенсификация рабочих процессов в машинах приводит к усложнению условий их работы. В связи с этим возрастают и требования к эксплуатационным показателям деталей машин, что определяет актуальность задач по исследованию качества и поиску новых путей его повышения. Надёжность и ресурс деталей машин, в значительной мере определяются состоянием их поверхностного слоя, его несущей способностью, которая формируется на финишных операциях изготовления деталей и определяется технологией изготовления. В современном производстве назначение и технологическое обеспечение параметров состояния поверхностей деталей недостаточно обосновано, что приводит либо к завышению требований и удорожанию машин, либо к их занижению и снижению надежности. Как правило, причиной поломки деталей при эксплуатации служат процессы, протекающие именно в поверхностном слое: концентрация напряжений, развитие микротрещин, разупрочнение, изнашивание, окисление и т. д. Поэтому отделочная обработка, изменяющая в широких пределах свойства поверхностного слоя, занимает важное место среди технологических способов, повышающих надёжность деталей. В машиностроении широко применяются методы поверхностного пластического деформирования с целью повышения таких эксплуатационных характеристик, как выносливость, износостойкость, усталостная прочность, коррозионная стойкость и др.
        Основным объектом исследования в настоящей работе являются детали типа "тела вращения", к наружным и внутренним поверхностям которых предъявляются высокие требования по прочности и износостойкости. Кроме того, в работе рассматривается совместная обработка точения и поверхностно-пластическим деформированием. Целью работы является разработка технологического обеспечения повышения эффективности и качества обработки деталей методами ППД с учётом их эксплуатационных свойств, обеспечение повышения эффективности и качества обработки деталей типа тела вращения на основе разработки технологического и конструкторского обеспечения метода совместного точения и поверхностно-пластического деформирования (ППД).
        Сущность работы заключается в комплексном подходе к обоснованию и технологическому обеспечению методами поверхностного пластического деформирования системы параметров поверхностного слоя с учетом эксплуатационных свойств, а также в разработке практических рекомендаций по их реализации в производственных условиях. Только в результате такого комплексного подхода может успешно решаться задача повышения качества деталей машин. Современный арсенал способов ППД позволяет изменять свойства поверхностных слоёв металла в нужном направлении и создавать поверхностные слои с наперёд заданными физико-механическими свойствами и оптимальным микрорельефом. Однако при всём многообразии прогрессивных технологий требуется точное обоснование применения того или иного метода обработки, обеспечивающего необходимые эксплуатационные показатели деталей машин в различных конкретных условиях.
        Наибольшая эффективность применения того или иного метода ППД возможна при правильном выборе схемы, режимов обработки, оптимальной геометрии деформирующего элемента и рациональной конструкции инструмента. Для решения этих задач прежде всего необходимо установить взаимосвязь эксплуатационных свойств таких как износостойкость, усталостная прочность, герметичность с параметрами состояния поверхностного слоя, необходимо создать средства для определения параметров, необходимых для обеспечения требуемых эксплуатационных свойств.
        Для обеспечения наиболее экономичного получения требуемых параметров состояния поверхности необходимо произвести разработку рекомендаций по выбору режимов упрочнения. Варьируя режимами, можно эффективно управлять параметрами, а следовательно, и изменять эксплуатационные характеристики. Для достижения более точного и быстрого результата при определение оптимальных параметров, важное значение имеет создание программного обеспечения методики расчёта параметров и выбора оптимальных условий обработки.
        В существующей литературе приведены различные рекомендации по технологическому обеспечению повышения эффективности и качества обработки деталей методами ППД, однако недостаточно рекомендаций по количественной оценке изменений, происходящих в поверхностном слое в результате обработки ППД. Для обеспечения требуемого качества необходимо находить оптимальные условия, режимы обработки. Создание таких рекомендаций, моделей, программного обеспечения, необходимых для решения важнейших задач обеспечения качества обработки и позволяющих оптимизировать процесс обработки ППД, и определяет актуальность настоящей магистерской работы.

    1.2 Цель и задачи исследований


    Вверх

    Цель работы – повышение эффективности и качества обработки деталей типа тела вращения на основе разработки технологического и конструкторского обеспечения метода совместного точения и поверхностно-пластического деформирования (ППД) с учетом эксплуатационных свойств деталей.

    Основные задачи исследования:

    1. Установление взаимосвязи эксплуатационных свойств (износостойкости, усталостной прочности, герметичности) деталей типа тела вращения с параметрами состояния их поверхностного слоя.

    2. Теоретические исследования закономерностей формирования поверхностного слоя деталей типа тела вращения при поверхностно-пластическом деформировании и анализ технологических возможностей этих методов.

  • Исследования шероховатости поверхностного слоя;

  • Исследования степени упрочнения поверхностного слоя;

  • Исследования остаточных напряжений в поверхностном слое;

  • Исследования параметров состояния поверхностного слоя с учетом эксплуатационных свойств;

  • Исследования особенностей формирования параметров состояния поверхностного слоя при совместной обработке точением и методами ППД;

    3. Разработка рекомендаций по выбору режимов обработки, обеспечивающих наиболее экономичное получение требуемых параметров состояния поверхностного слоя наружных и внутренних поверхностей деталей типа тела вращения .

    4. Создание программного обеспечения методики расчета параметров поверхностного слоя деталей типа тела вращения с учетом их эксплуатационных свойств на базе математического пакета прикладных программ Mathcad

    5. Технологическое и конструкторское обеспечение обработки деталей шахтных гидростоек

  • Обоснование требований по параметрам поверхностей деталей гидростоек с учетом эксплуатационных свойств;

  • Обоснование целесообразности использования совместной обработки точением и методами ППД;

  • Разработка прогрессивного технологического процесса обработки деталей гидростоек;

  • Разработка конструктции приспособления для совместной обработки точением и ППД;

  • Разработка конструктции комбинированного инструмента для совместной обработки точением и ППД;

    6. Экспериментальная проверка влияния параметров механической обработки на шероховатость обработанных поверхностей при поверхностно-пластическом деформировании обкаткой:

  • анализ существующих данных по экспериментальным исследованиям параметров состояния поверхностного слоя при обработке точением и методами ППД;

  • экспериментальные исследования параметров шероховатости при обработке точением и методами ППД;

  • проверка адекватности моделей формирования параметров состояния поверхностного слоя;

    Научная новизна состоит в том, что в работе решается ряд проблем выбора метода окончательной обработки деталей машин. Это является весьма важной задачей, так как, несмотря на большое количество информации по технологическому обеспечению параметров поверхностного слоя, практически отсутствуют рекомендации по количественным оценкам достигаемых при этом параметров эксплуатационных свойств. Кроме того, разрабатывается новое технологическое и конструкторское обеспечение обработки деталей методом совместного точения и поверхностно-пластического деформирования. Осуществляется разработка новых моделей формирования параметров состояния поверхностного слоя при отделочно-упрочняющей обработке, на основе которых разрабатываются новые методики сравнительного анализа возможностей различных методов окончательной обработки. Все указанные разработки направлены на обеспечение повышения качества деталей машин.

    Практическая ценность работы состоит в том, что в работе производится разработка практических рекомендаций по выбору оптимальных условий обработки поверхностным пластическим деформированием для обеспечения повышения качества деталей машин с целью улучшения эксплуатационных характеристик деталей машин.

    Публикация результатов. Результаты исследований были опубликованы в студенческом научно-техническом журнале "Инженер" и в международном сборнике научных трудов "Прогрессивные технологии и системы машиностроения".

    1.3 Обзор существующих исследований и разработок


    Вверх

    1.3.1 Исследование методов обработки поверхностным пластическим деформированием

         Методы пластического деформирования делятся на три класса[1,2,11]:
        1) отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием (накатывание, обкатывание, раскатывание, выглаживание, виброобработка, динамическое упрочнение, электромеханическая и комбини-рованная обработка различных поверхностей деталей машин);
        2) формообразующая обработка пластическим деформированием (накатывание зубьев, шлицев, резьб, фасонных поверхностей);
        3) отделочно-упрочняющая обработка пластическим деформированием (калибрование наружных и внутренних поверхностей вращения и дорнование).
        К первому методу относятся все методы обработки заготовок, связанные с пластическим деформированием только их поверхностного слоя и практически не изменяющие исходную точность размеров. Это накатывании, обкатывание, раскатывание, выглаживание, виброобработка, динамическое упрочнение, электромеханическая и комбинированная обработка различных поверхностей деталей машин. В работе рассматривается пластическое деформирование первого класса. Схема обработки накатыванием плоской поверхности приведена на рисунке 1.

    Рисунок 1- Cхема обработки плоской поверхности накатыванием
    (Для просмотра анимации подведите к рисунку курсор мыши)

        Упрочнение методами ППД приводит к существенным изменениям в поверхностном слое металла: сглаживаются микронеровности и повышается прочность слоя с образованием в нём остаточных напряжений сжатия. Напряжения сжатия оказывают доминирующее влияние на повышение выносливости, они сдвигают критические напряжения в область более высоких значений, а также замедляют процесс зарождения и развития микроповреждений, снижают чувствительность поверхности к локализации напряжений вблизи концентраторов. При ППД снижается шероховатость поверхности, она характеризуется большими радиусами неровностей. Такая поверхность способствует увеличению выносливости деталей, так как снижается концентрация напряжений во впадинах микронеровностей. Кроме того, значительно увеличивается опорная поверхность профиля, что способствует быстрой приработке сопрягаемых деталей в подвижных соединениях и большей прочности в неподвижных посадках.
        Все методы обработки поверхностным пластическим деформированием имеют широкие возможности в управлении параметрами состояния поверхностного слоя деталей машин, а следовательно и их эксплуатационными свойствами. Однако их применение для этих целей требует грамотного и правильного подхода, так как каждый из этих методов имеет вполне определенные экономически целесообразные области применения.

    1.3.2 Исследование эксплуатационных свойств деталей машин и состояния их поверхностного слоя.

        Эксплуатационные свойства деталей и их соединений (износостойкость, жесткость и прочность, герметичность соединений, прочностью посадок [1,2] ) определяют надежность – основной показатель качества машин.
        Износостойкость – эксплуатационное свойство, определяющее способность поверхностных слоев деталей сопротивляться разрушению при трении-скольжении, трении-качении, а также при микроперемещениях, обусловленных воздействием вибраций. В результате износа деталей машин понижается КПД, теряется точность, снижается прочность, увеличиваются динамические нагрузки, которые являются следствием увеличения зазоров в сопряжениях, повышается шум при работе. Исследования [3-5] по влиянию на износостойкости параметров состояния и физико-механических свойств поверхностного слоя свидетельствуют о возможности управления износостойкостью деталей машин путём выбора рациональных методов обработки.
        Проведены различные исследования такого эксплуатационные свойства как усталостная прочность [1,2,4,5]. Усталостная прочность – это способность деталей машин сопротивляться разрушению в течение определенного промежутка времени при действии на них знакопеременных нагрузок. В результате исследований установлено, что разрушение деталей машин от усталости металла начинается на их поверхности, а, значит, определяется шероховатостью и физико-механическими характеристиками поверхностного слоя. Кроме того, усталостная прочность деталей машин зависит не только от величины шероховатости, но и в большей степени от наклепа и остаточных напряжений поверхностного слоя.
        Герметичность соединений определяет их способность удерживать утечку газа или жидкости. В результате проведенных исследований [1,2,5] выяснилось, что герметичность соединений наряду с геометрией уплотнения, физико-механическими свойствами его материала и факторами внешнего воздействия также зависит от параметров шероховатости, волнистости, макроотклонения и степени упрочнения контактирующих поверхностей.
        Контактная жесткость определяет способность поверхностных слоев деталей, находящихся в контакте, сопротивляться действию сил, стремящихся их деформировать. Контактная жесткость оказывает значительное влияние на точность работы механизмов, на точность установки деталей на станках, в приспособлениях, на точность обработки и сборки деталей, а в результате – на качество машиностроительных изделий. Как показали исследования [1,2,4], на контактную жесткость также влияет качество поверхности сопрягаемых деталей.

    1.3.3 Исследование закономерностей формирования поверхностного слоя деталей машин.

        На данный момент произведено большое количество исследований за-кономерностей формирования поверхностного слоя деталей машин. Выполнен анализ многочисленных факторов, влияющих на параметры поверхностного слоя деталей машин, установлены взаимосвязи между этими параметрами при различных методах обработки, выявлены пути управления качеством поверхности [6-10,12]. Выполнены исследования по обоснованию оптимальной системы параметров качества поверхностного слоя деталей, обеспечивающей наилучшее сочетание эксплуатационных свойств. Однако, разнообразие методик оценки параметров качества, в ряде случаев несовпадающие и даже противоречивые рекомендации по выбору рациональных условий обработки, затрудняют решение конкретных технологических задач по обработке деталей машин.
        Большинство исследований закономерностей формирования поверхностного слоя посвящено параметрам шероховатости поверхности. Вопросы же формирования физико-механических характеристик поверхностного слоя – остаточных напряжений и наклепа на сегодняшний день исследованы недостаточно.
        Возникает необходимость в дальнейшем анализе теоретических закономерностей формирования поверхностного слоя деталей и разработки на этой основе рекомендаций для рациональной обработки с обеспечением требуемого уровня качества поверхностей. Кроме того, в современных условиях автоматизации проектирования технологических процессов возникает необходимость широкого применением для этих целей ЭВМ.



    2 Основная часть

    2.1 Исследование эксплуатационных свойств деталей машин при отделочно-упрочняющей обработке поверхностно-пластическим деформированием

    Вверх

        Важнейшие эксплуатационные характеристики деталей машин – износостойкость, прочность, коррозионная стойкость, герметичность в значительной мере зависят от состояния их поверхностного слоя, определяемого параметрами механической обработки при изготовлении. Выбор метода окончательной обработки деталей представляет собой весьма сложную задачу, так как, несмотря на большое количество информации по технологическому обеспечению параметров поверхностного слоя, практически отсутствуют рекомендации по количественным оценкам достигаемых при этом параметров эксплуатационных свойств.
        В настоящей работе представлена методика сравнительного анализа возможностей различных методов обработки по обеспечению износостойкости и герметичности соединений поверхностей вращения.
        Для оценки износостойкости предложен относительный показатель изменения интенсивности изнашивания, полученный на основании известного уравнения интенсивности изнашивания [1] и определяемый в зависимости от относительных показателей параметров поверхностного слоя при различных методах механической обработки в сравнении с методом, принятым за базу:



    где – коэффициент, учитывающий изменение данного числа циклов в связи с поверхностными остаточными напряжениями; tm – относительная опорная длина профиля на уровне средней линии; – поверхностная микротвердость; Ra – среднее арифметическое отклонение профиля; Sm – средний шаг неровностей; Wz – параметр волнистости; Hmax – максимальное макроотклонение.
        Сведения о параметрах поверхностного слоя, достигаемым при наиболее распространенных методах окончательной обработки наружных и внутренних поверхностей вращения по данным справочно-нормативной литературы [1] представлены в табл.1 и табл.2. При расчетах относительных параметров за базу для сравнения приняты параметры поверхностного слоя при точении и растачивании.
        В табл.1 и табл.2 также представлены результаты расчета относительных по-казателей Io изменения интенсивности изнашивания при различных видах обработки. Полученные результаты свидетельствуют о возможности снижения интенсивности изнашивания при использовании в качестве окончательных методов обработки деталей поверхностного пластического деформирования в сравнении, как с лезвийной, так и алмазно-абразивной обработкой. Это может обеспечить повышение износостойкости как наружных, так и внутренних поверхностей вращения в 2-5 раз.

        Таблица 1 – Относительные параметры поверхностного слоя при различных методах обработки наружных поверхностей вращения





    Таблица 2 – Относительные параметры поверхностного слоя деталей при различ-ных методах обработки внутренних поверхностей вращения



        Одной из важнейших эксплуатационных характеристик деталей машин, наряду с износостойкостью, является герметичность их соединений. Совершенствование техники и интенсификация рабочих процессов в машинах приводит к усложнению условий работы – возрастанию статических и динамических нагрузок, действию тепловых и гидравлических ударов, вибраций. В связи с этим возрастают и требования к герметичности соединений, используемых в конструкциях машин, что определяет актуальность задач по исследованию герметичности и поиску путей дальнейшего ее повышения, как на стадии проектирования, так и изготовления.
        Герметичность соединений определяет их способность удерживать утечку газа или жидкости [1]. Из закона Дарси для фильтрационного потока утечка, характеризующая герметичность, может быть определена по формуле:



    где – динамический коэффициент вязкости уплотняемой среды, l и D – размеры соединения, р – перепад давления, H – толщина пористого слоя под нагрузкой, k" – коэффициент проницаемости.



    U – константа Кармана; y – контактное сближение деталей при скольжении; Rа – среднее арифметическое отклонение профиля; Wz – параметр волнистости; Hmax – максимальное макроотклонение.
        Анализ полученной формулы показывает, что герметичность соединений наряду с геометрией уплотнения, физико-механическими свойствами его материала и факторами внешнего воздействия также зависит от состояния контактирующих поверхностей: параметров шероховатости Rа, волнистости Wz и макроотклонения Hmax. Возможности различных методов лезвийной, алмазно-абразивной и отделочно-упрочняющей обработки наружных и внутренних поверхностей вращения в обеспечении указанных параметров состояния поверхностного слоя представлены в табл. 3.
    Таблица 3 – Возможности методов обработки поверхностей вращения в обеспечении качества обработанной поверхности



        Графики зависимости герметичности соединения, характеризуемой утечкой Q , от шероховатости Ra при различных методах обработки (растачивание, шлифование, раскатывание) внутренних поверхностей вращения представлены на рис.2



    Рисунок 2 – Графики зависимости утечки Q от шероховатости поверхности Ra при различных методах обработки внутренних поверхностей


        На основании анализа графиков установлено, что при обработке поверхностей вращения методами поверхностно-пластического деформирования утечка снижается, то есть герметичность повышается, в 1,3-1,7 раза в сравнении лезвийной и алмазно-абразивной обработкой при одних и тех же условиях эксплуатации за счет улучшения параметров состояния поверхностного слоя.
         Количественная оценка повышения герметичности соединений, то есть снижения утечки, при различных методах обработки может быть осуществлена на основании следующего коэффициента:



    где Q 1 и Q 2 – значения утечки для двух сравниваемых методов обработки.
        Графики зависимости коэффициента снижения утечки Кгерм от шероховатости Ra при различных методах обработки – шлифовании и раскатывании в сравнении с растачиванием представлены на рис. 3.



    Рисунок 3 - Графики зависимости коэффициента снижения утечки Кгерм от шероховатости поверхности Ra


        На основании исследования взаимосвязей герметичности соединений с параметрами состояния поверхностного слоя деталей машин, даны рекомендации по выбору рациональных методов механообработки, повышающих герметичность соединений.
        Таким образом, в результате проведенных исследований на основании разработанной методики сравнительного анализа возможностей различных методов обработки по обеспечению износостойкости и герметичности деталей типа "тела вращения" количественно обоснована возможность существенного повышения эксплуатационных свойств деталей машин – износостойкости и герметичности за счет применения методов поверхностно-пластического деформирования. Износостойкость может быть повышена в 2-5 раз, герметичность может быть повышена в 1,3-1,7 раза.

    2.2 Исследование закономерностей формирования поверхностного слоя деталей машин при совместной лезвийной и отделочно-упрочняющей обработке .

    Вверх

        Повышение производительности механообработки с обеспечением высокого качества деталей является важнейшей задачей технологии машиностроения. Одним из возможных вариантов ее решения является комбинирование лезвийной и отделочно-упрочняющей обработок, обеспечивающих как снижение трудоемкости за счет совмещения операций, так и высокое качество поверхностного слоя [1,2,6].
        В настоящей работе исследованы закономерности формирования параметров шероховатости и остаточных напряжений при совместной обработке точением и обкатыванием наружных поверхностей вращения, на основании которых разработаны рекомендации по технологическому обеспечению требуемых параметров шероховатости поверхностного слоя обрабатываемых деталей.
        На основании исследований по формированию неровностей профиля шероховатости при различных методах обработки выявлены факторы, оказывающие наибольшее влияние на шероховатость обработанной поверхности [1,2,6]:

    RZ=h1+h2+h3+h4 ,              (1)

    где h1,h2,h3,h4 – составляющие профиля шероховатости, обусловленные, соответственно, геометрическими параметрами инструмента, колебаниями инструмента, деформациями обрабатываемого материала, шероховатостью режущих кромок инструмента.
        При обкатывании составляющая профиля, обусловленная геометрическими параметрами инструмента h1

    h1 = hгеом = S2/8R,              (2)

    где S- подача; R - радиус шарика или поперечный радиус ролика.

        Составляющая профиля, обусловленная колебаниями инструмента значительно меньше, чем остальные составляющие и может быть принята равной h2= 0.

        Составляющая профиля, обусловленная деформациями обрабатываемого материала h3 определяется как разность исходной высоты шероховатости Rzи и величины ее пластических деформаций - hпл

    h3 =Rzи -hпл; Rzи = Rzт              (3)

        Составляющая профиля h4 обусловлена шероховатостью режущих кромок инструмента h4 = Rин.
        Таким образом, расчетная высота неровностей профиля шероховатости Rz (мм) для отделочно-упрочняющей обработки поверхностно-пластическим деформированием, если инструмент образует круглую или эллиптическую площадки контакта, может быть представлена как



    где Р – рабочее усилие; f – коэффициент трения; aпл – радиус пластического отпечатка; hуп – упругое восстановление; hкин – глубина внедрения инструмента в обрабатываемую поверхность; Н – поверхностная микротвердость; RPи, tmи – исходные параметры шероховатости: RPи= 0,65Rzи ; tmи= 45%.
        В том случае, когда обкатывание осуществляется как самостоятельная операция, параметры исходной шероховатости постоянны. При совместном точении и обкатывании исходные параметры шероховатости зависят от условий обработки, что необходимо учитывать при их нормировании.
        При точении для резцов с круглой пластиной высота неровностей профиля шероховатости Rzи имеет вид:



        где r – радиус при вершине резца; Rин – высота неровностей профиля шероховатости на вершине резца; bсд – величина пластического оттеснения при резании.
        Влияние подачи s на составляющие параметра шероховатости Rz при обкатывании и исходную шероховатость после точения Rzи представлено на рис.4.    
        Графики дают наглядное представление о характере и степени влияния подачи на составляющие профиля шероховатости, обусловленные: геометрическими параметрами инструмента h1 = hгeом, деформациями обрабатываемого материала h3 =Rzи - hпл, шероховатостью режущих кромок инструмента h4 = Rин.= 0,6мкм. Результаты расчетов и представленные графики свидетельствуют о том, что с увеличением подачи все составляющие параметра шероховатости, в том числе и исходная шероховатость, увеличиваются.



        Полученные графики позволяют учитывать одновременное влияние изменения подачи на исходную шероховатость после точения Raис и окончательную шероховатость после обкатывания Ra. По полученным графикам может оцениваться изменение шероховатости при изменении подачи, а также устанавливаться значение подачи, соответствующие заданным значениям параметров шероховатости.
        Разработанная методика позволяет рассчитывать подачи, позволяющие обеспечить требуемые параметры шероховатости поверхности, для любых условий совместного точения и обкатывания.

        Качество деталей в значительной мере определяется остаточными напряжениями в поверхностном слое заготовки. Для исследования влияния режимов механической обработки на остаточные напряжения, возникающие в поверхностном слое обработанной детали, остаточные напряжения представляются как алгебраическая сумма температурных и механических остаточных напряжений:



        Механические остаточные напряжения определяются формулой:



        В формуле (17) введем безразмерную координату v = z/r :



        Тогда остаточные напряжения в поверхностном слое детали могут быть представлены в безразмерном виде следующим образом:



    Безразмерная температурная составляющая остаточных напряжений равна:



    Безразмерная механическая составляющая остаточных напряжений равна:



        С использованием полученных зависимостей проведены исследования безразмерных остаточных напряжений в поверхностном слое детали при различных видах обработки - точении, обкатывании и совместном точении обкатывании. В результате анализа безразмерных составляющих остаточных напряжений установлено, что безразмерная механическая составляющая не зависит от вида обработки. Безразмерная температурная составляющая обуславливает различие в распределении безразмерных остаточных напряжений, представленных на рис.5.



        Расчеты и представленные графики свидетельствуют о том, что механические остаточные напряжения являются сжимающими, а температурные – растягивающими. При различных сочетаниях уровней температурных и механических составляющих суммарные остаточные напряжения могут быть растягивающими или сжимающими. При точении в зависимости от скорости возможно возникновение в поверхностном слое как растягивающих, так и сжимающих напряжений. При обкатывании и совместном точении и обкатывании преобладает механическая составляющая, вследствие чего суммарные остаточные напряжения по всей глубине поверхностного слоя сжимающие.
         Определяя для конкретных условий механообработки действующие силы и размеры площадки контакта, от безразмерного распределения остаточных напряжений легко перейти к их фактическому распределению. На рис. 6 представлены графики распределения остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя при точении, обкатывании, совместном точении и обкатывании.



        Из графиков следует, что для указанных режимов обработки при обкатывании и совместном точении и обкатывании (кривые 2 и 3) имеют место сжимающие остаточные напряжения; при точении (кривая 1) остаточные напряжения растяжения на глубине 0,1 мм переходят в сжимающие.
        Таким образом, на основании проведенных исследований установлены особенности формирования параметров поверхностного слоя при совместной лезвийной и отделочно-упрочняющей обработке.
        Разработанная методика, во первых, позволяет рассчитывать подачи, позволяющие обеспечить требуемые параметры шероховатости поверхности, для любых условий совместного точения и обкатывания.
        На основании разработанной методики выполнен анализ остаточных напряжений, возникающих в поверхностном слое детали при различных видах обработки – лезвийной, отделочно-упрочняющей и комбинированной - совместной лезвийной и отделочно-упрочняющей. Полученные результаты позволяют регламентировать рациональные режимы обработки в зависимости от заданного уровня остаточных напряжений.

    3 Заключение

    Вверх

         Таким образом, произведен обзор существующих исследований и разработок, приведены результаты некоторых теоретических исследований по вопросам повышения эффективности и качества обработки с использованием методов поверхностно-пластического деформирования. Исследованы эксплуатационные свойства деталей машин при отделочно-упрочняющей обработке поверхностно-пластическтм деформированием. Исследованы закономерности формирования поверхностного слоя деталей машин при совместной лезвийной и отделочно-упрчняющей обработке . Разработаны рекомендации по выбору режимов обработки, обеспечивающих наиболее экономичное получение требуемых параметров состояния поверхностного слоя наружных и внутренних поверхностей деталей типа тела вращения.
         Рассматриваемая в данной работе тема является достаточно обширной и предоставляет широкие возможности для исследователя. Совершенствование современной техники и интенсификация рабочих процессов в машиностроении приводит к усложнению условий работы машин. В связи с возрастанием требований к эксплуатационным показателям деталей постоянно повышаются требования к их качеству. Все эти факторы определяют перспективность дальнейших исследований качества и поиску новых путей его повышения, как на стадии проектирования, так и изготовления.



    ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

    Вверх

    1. Качество машин. Справочник в 2-х т.Т.1 / А.Г.Суслов, Э.Д.Браун, Н.А.Виткевич и др. – М.: Машиностроение, 1995. – 256с.
    2. Качество машин. Справочник в 2-х т.Т.2 / А.Г.Суслов, Ю.В.Гуляев, А.М.Дальский и др. – М.: Машиностроение, 1995. – 430с.
    3. Крагельский И. В. Трение и износ. – М.: Машиностроение, 1968. – 480с.
    4. Суслов А. Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. – М.: Машиностроение, 1987. – 208с., ил.
    5. Технологические основы обеспечения качества машин / К.С.Колесников, Г.Ф.Баландин, А.М.Дальский и др. – М.: Машиностроение, 1990. – 256с.
    6. Суслов А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. – М.: Машиностроение, 2000. – 320с.
    7. Исаев А. И. Микрогеометрия поверхности при токарной обработке. – М.: Машиностроение, 1950. – 160с.
    8. Проскуряков Ю. Г. Технология упрочняющей и формообразующей обработки металлов. – М.: Машиностроение, 1971. – 203с.
    9. Шнейдер Ю. Г. Образование регулярных микрорельефов на деталях и их эксплуатационные свойства. – Л.: Машиностроение, 1972. – 210с.
    10. Маталин А. А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности "Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты". – Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1985. – 496с.
    11. Полетаев В. А. "Поверхностно-пластическое деформирование".
    12. Полетаев В. А. "Физические основы деформационного упрочнения металлов".




    Вверх


    Главная страница
    Главная страница ДонНТУ   Страница магистров ДонНТУ  
    Поисковая система ДонНТУ